JP2001349338A

JP2001349338A - たわみ軸継手

Info

Publication number: JP2001349338A
Application number: JP2000167186A
Authority: JP
Inventors: Masaji Shibata; 正司柴田; Masayuki Azezaki; 正之畦崎; Kazuichi Fukuda; 一一福田
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Steel Corp; Kyushu Hasec Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nippon Steel Corp; Kyushu Hasec Co Ltd
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-05
Also published as: JP3411967B2

Abstract

(57)【要約】【課題】たわみ軸継手の性能を損ずることなく、過負
荷によるばねの破損および継手の大径化を防ぐことがで
きるたわみ軸継手を提供する。【構成】たわみ軸継手は、たる形コイルばね３５の有
効巻数および圧縮率を一定の範囲内とするとともに、ば
ね荷重が許容値を超えると作用するストッパー４１を備
えている。たる形コイルばね３５がばね軸直角方向に荷
重を受けて隣り合うコイルが接触するように圧縮され
て、第１ハブ１と第２ハブ１１との間でトルクが伝達さ
れる。隣り合うコイルどうしが接触し、摩擦することに
よりばね軸直角方向の荷重の一部を負担するとともに衝
撃または振動エネルギーを吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、軸心調整作用、
緩衝作用およびねじり振動減衰作用を有するたわみ軸継
手に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性式たわみ軸継手の一つとして、コイ
ルばねをたわみ部材とするものがある。また、コイルば
ねをコイル軸に対し直角方向に変形させる構造のたわみ
軸継手がある。この構造のたわみ軸継手はばね座を要し
ないので、構造が簡単かつ小型となり、慣性モーメント
が小さくなるという利点がある。このような構造のたわ
み軸継手として、特開昭５９−３７３３４号公報および
特開昭５９−２１２５２８号公報で開示された軸継手が
ある。例えば、特開昭５９−２１２５２８号公報の軸継
手は、円筒部の一端にフランジを有し、伝動軸が連結さ
れる第１ハブおよび第２ハブ、前記第１ハブの円筒部が
貫通し、前記第１ハブのフランジを収納するようにして
第２ハブのフランジに固定されたカバー、ならびに前記
第１ハブのフランジに円周方向に沿って設けられた複数
のばね穴をそれぞれ貫通するコイルばねを備えている。
そして、二つのフランジが間隔をおき向かい合うように
して第１ハブおよび第２ハブが配置され、前記コイルば
ねが第２ハブのフランジとカバーとの間で圧縮されてい
る。トルクは、第１ハブと第２ハブとの間でコイルばね
を介して伝達される。コイルばねが変形して、軸心を調
整し、伝動軸に加わる衝撃を吸収する。また、コイルば
ねがハブフランジのばね穴に締まりばめされているの
で、バックラッシがなく、回転角精度が高い。上記従来
のたわみ軸継手はいずれも、第１ハブのフランジと第２
ハブのフランジおよびカバーとの間でそれぞれコイルば
ねが横方向に変形するので、コイルばねに大きな応力が
生じ、コイルばねの変形量を大きくとることができな
い。この結果、軸心調節作用、緩衝作用およびねじり振
動減衰作用が小さかった。

【０００３】このような問題を解決するものとして、上
記たわみ軸継手でコイルばねがたる形となったものが知
られている（特開平６−２１３２４７号公報参照）。こ
のたわみ軸継手は特開昭５９−３７３３号および特開昭
５９−２１２５２８号公報に記載の軸継手に比較して、
大きな軸心調整作用、緩衝作用、およびねじり振動減衰
作用をもち、バックラッシもなくすことができる利点が
ある。

【０００４】しかし、たる形コイルばねを組み込んだ軸
継手は、弾性軸継手としては優れた性能をもっている
が、適用軸径に対しては、歯車型軸継手に比較して外径
が大きくなる欠点がある。また、例えば熱間圧延機の粗
ミルのテーブルローラー駆動用軸継手等のように重衝撃
が作用する用途では、通常作用トルクの数倍のトルクが
高頻度で作用する。設置スペースに余裕がなく、外径が
制限されることも多い。さらに、設備によっては、設計
荷重の数倍もの予測しない過負荷が軸継手に加わること
もある。これらの場合、ばねが破損し、軸継手の補修、
設備の運転停止などで多大の損失を招いていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、たる形コ
イルばねを組み込んだ軸継手において、伝達トルク、軸
心調整作用、緩衝作用およびねじり振動減衰作用を低減
することなく、過負荷によるばねの破損および継手の大
径化を防ぐことができるたわみ軸継手を提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のたわみ軸継手
は、主として第１ハブ、第２ハブ、カバー、たる形コイ
ルばね、およびストッパーからなっている。第１ハブお
よび第２ハブは、円筒部の一端にフランジを有し、伝動
軸が連結される。カバーは、前記第１ハブの円筒部が貫
通し、第２ハブのフランジに間隔をおいて向かい合った
第１ハブのフランジを収納するようにして第２ハブのフ
ランジに固定されている。たる形コイルばねは、前記第
１ハブのフランジに円周方向に沿って設けられた複数の
ばね穴をそれぞれ貫通しており、最大外径部で第１ハブ
の前記ばね穴に保持され、最小内径部で前記第２ハブの
フランジとカバーとの間に支持されたばね支持ピンに圧
入または締まりばめされている。また、たる形コイルば
ねはトルク伝達の際にたる形コイルばねが変形して隣り
合うコイルが接触するようにばね軸方向に圧縮されて前
記第２ハブのフランジとカバーとの間に取り付けられて
いる。複数のストッパー穴が、円周方向に沿い等ピッチ
で、かつ前記ばね穴とともに継手軸心に関して点対称に
前記第１ハブのフランジに設けらている。複数のストッ
パーが、ストッパー穴を貫通し前記フランジとカバーと
の間で支持されている。前記たる形コイルばねは有効巻
数が４〜１０、無負荷時に対する取付け時のばね軸方向
の圧縮率が５〜１５％、かつ取付け時に対する密着時の
ばね軸方向の圧縮率が１〜３％である。前記ストッパー
穴内周面とストッパー外周面との間隙が、前記たる形コ
イルばねにこれの許容荷重を超える荷重が加わったとき
にストッパーの外周面が前記ストッパー穴の内周面に接
するように設定されている。

【０００７】トルクは一方の伝動軸から順次、伝動軸が
接続された第１ハブ、第１ハブフランジに保持されたた
る形コイルばね、たる形コイルばねが保持され、第２ハ
ブフランジおよびカバーに支持されたばね支持ピン、第
２ハブ、第２ハブに接続された他方の伝動軸に、または
この逆に伝達される。このとき、たる形コイルばねは、
伝達トルクの大きさに応じてばねの大径部と小径部との
中間の中央部分の一部が内径方向に圧縮されるように変
位する。したがって、反対側は外径方向に伸びるように
弾性変形する。また、隣り合うコイルどうしが接触し、
摩擦することによりばね軸直角方向の荷重の一部を負担
するとともに衝撃または振動エネルギーを吸収する。

【０００８】たる形コイルばねの負荷がばねの許容荷重
に相当するトルクに達すると、ストッパーの外周面が前
記ストッパー穴の内周面に接する。伝達トルクは、たる
形コイルばねおよびストッパーを通じて伝達される。更
にトルクが大きくなり、たる形コイルばねの負荷が許容
荷重を超えると、たる形コイルばねの弾性変形は阻止さ
れ、主として荷重はストッパーが負担する。したがっ
て、たる形コイルばねに加わる荷重は許容荷重を超え
ず、たる形コイルばねが破損することはない。

【０００９】従来のたわみ軸継手においてこの発明の構
成をとるために、たる形コイルばねの一部をストッパー
で置き換えると、それだけたる形コイルばねの数が減
る。この結果、同一外径では許容伝達トルクが小さくな
り、許容トルクを同一にすると同然継手外径は大きくな
る。前述のように、例えば熱延粗ミルのテーブルローラ
ー駆動用軸継手に適用する場合は、通常作用トルクの数
倍の衝撃トルクが作用するので、ストッパーをたる形コ
イルばねと同数程度組込まないと、ストッパーの損耗が
激しくなる。したがって、従来のたわみ軸継手において
たる形コイルばねの一部をストッパーで置き換えると、
たる形コイルばねの許容荷重およびたわみを２倍以上に
する必要があるが、このようなたる形コイルばねの製作
は一般に不可能と考えられていた。この発明では、たる
形コイルばねの有効巻数を４〜１０、無負荷時に対する
取付け時のばね軸方向の圧縮率を５〜１５％、かつ取付
け時に対する密着時のばね軸方向の圧縮率を１〜３％と
することにより、このようなたる形コイルばねの製作が
可能となった。

【００１０】上記たわみ軸継手において、前記ストッパ
ーを中空たる形のストッパー本体とストッパー本体を貫
通するストッパーピンとにより構成することができる。
ストッパー本体を中空たる形とすることにより、見かけ
上の剛性が低くなり、衝撃力が緩和される。また、スト
ッパー本体に軸方向に延びる複数のスリット、または軸
回りのらせんに沿って延びるスリットを設けることが好
ましい。これらのストッパー本体はスリットにより見か
け上の剛性が更に低くなり、衝撃力を緩和し、駆動系の
損傷を防ぐ。前記ストッパー本体を合成ゴム製として、
衝撃力を緩和するようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１および図２は、この発明の実
施の形態を示している。たわみ軸継手は、主として第１
ハブ１、第２ハブ１１、カバー２１、ばね支持ピン３
１、たる形コイルばね３５、およびストッパー４１によ
って構成されている。

【００１２】第１ハブ１は、円筒部２の一端にフランジ
４を有し、フランジ４には４個のばね穴６と４個のスト
ッパー穴７とがそれぞれ円周方向に沿って交互に設けら
れている。円筒部２にはキー溝８が切られており、キー
を介して第１ハブ１に伝動軸が連結される。

【００１３】第２ハブ１１の円筒部１２は先端にフラン
ジ１４が設けられており、伝動軸を連結するためのキー
溝１８が切られている。フランジ１４の端面には、上記
第１ハブ１のフランジ４のばね穴６に対応するようにし
て第１ばね支持ピン穴１６が設けられている。

【００１４】カバー２１は皿形をしており、第１ハブ１
の円筒部２が貫通する穴２３が中央部に設けられてい
る。また、カバー２１には上記第２ハブ１１のフランジ
１４の第１ばね支持ピン穴１６に向かい合うようにして
第２ばね支持ピン穴２６が設けられている。カバー２１
は、第２ハブ１１のフランジ１４に連結ボルト２８によ
り固定されている。カバー２１は、第２ハブ１１のフラ
ンジ１４に間隔をおいて向かい合った、第１ハブ１のフ
ランジ４を収納している。第２ハブ１１のフランジ１４
に固定されたカバー２１とこれの内側に収納された第１
ハブ１のフランジ４との間には、軸心調整に必要な大き
さの隙間が設けられている。

【００１５】ばね支持ピン３１の両端部が上記第２ハブ
１１のフランジ１４の第１ばね支持ピン穴１６およびカ
バー２１の第２ばね支持ピン穴２６にそれぞれ挿入さ
れ、ばね支持ピン３１は第２ハブ１１とカバー２１とに
より両端支持されている。

【００１６】たる形コイルばね３５は、上記第１ハブ１
のフランジ４のばね穴６を貫通している。たる形コイル
ばね３５は最大外径部３６で第１ハブ１の前記ばね穴６
に保持され、最小内径部３７で前記ばね支持ピン３１に
圧入または、焼きばめされている。また、トルク伝達の
際にたる形コイルばね３５が弾性変形して隣り合うコイ
ルが接触する程度に、ばね軸方向に圧縮されて前記第２
ハブ１１とカバー２１の間に取り付けられている。例え
ば、たる形コイルばねは第２ハブとカバーとの間で、５
〜１５％程度圧縮されている。たる形コイルばねの個数
は伝達トルクの大きさによるが、例えば４〜１６本程度
である。たる形コイルばねをばね穴またはばね支持ピン
に締まりばめするには、圧入および焼きばめまたは冷や
しばめによる。このために、たる形コイルばねの最大外
径部および最小内径部を研磨仕上げすることも行われ
る。

【００１７】上記たる形コイルばねにおいて、有効巻数
が３以下であると継手のたわみ作用が不十分となり、１
１以上になると継手が大型、または伝達トルクが小さく
なる。ばねの取付け時（取付け高さＬa ）に対する密着
時（密着高さＬs ）のばね軸方向の圧縮率（＝１００・
（Ｌa −Ｌs ）／Ｌa ）が１未満であるとたわみ作用が
不十分となり、３％を超えるとコイル間の摩擦による十
分な荷重負担および衝撃・振動エネルギ吸収が得られな
い。ばねの無負荷時（自由高さＬf ）に対する取付け時
（取付け高さＬa ）のばね軸方向の圧縮率（＝１００・
（Ｌf −Ｌa ）／Ｌf ）が５未満または１５％を超える
と、上記ばねの取付け高さＬa に対する密着高さＬs の
適切な圧縮率を得ることが困難となる。

【００１８】ストッパー４１はストッパーピン４３とス
トッパー本体４５とからなっている。ストッパー本体４
５は、たる形をした筒状となっている。ストッパーピン
４３の両端部が上記第２ハブ１１のフランジ１４の第１
ストッパーピン穴１７およびカバー２１の第２ストッパ
ーピン穴２７にそれぞれ挿入され、ストッパーピン４３
は第２ハブ１１とカバー２１とにより両端支持されてい
る。ストッパー穴７が、前記第１ハブ１のフランジ４に
円周方向に沿い隣り合うばね穴６の間に設けられてい
る。ストッパー穴７の直径は、前記ばね穴６の直径に等
しくしておくと、たわみ軸継手の加工、組立てに便利で
ある。ストッパー４１は、ストッパー穴７を貫通してい
る。ストッパー穴７の内周面とストッパー４１の外周面
との間隙ｇは、前記たる形コイルばね３５にこれの許容
荷重を超える荷重が加わったときにストッパー４１の外
周面が前記ストッパー穴７の内周面に接するように設定
されている。許容荷重は、例えばばねの疲労限をもとに
して決める。ストッパー４１（またはストッパー穴７）
の数は、たる形コイルばね３５（またはばね穴６）の１
／２〜１／６が適当である。ストッパー４１は、ストッ
パーピン４３とストッパー本体４５とを一体に形成した
ものであってもよい。

【００１９】図２では、たる形コイルばね３５とストッ
パー４１とは一つのピッチ円上に交互に等ピッチで配置
されている。たる形コイルばね３５とストッパー４１の
配置はこれに限られるものではない。図３は、たる形コ
イルばね３５とストッパー４１の配置の他の態様を模式
的に示している。たる形コイルばね３５のピッチ円半径
Ｒs とストッパー４１のピッチ円半径Ｒp は異なってい
る。たる形コイルばね３５どうしのピッチ円弧角θsと
たる形コイルばね３５とストッパー４１との間のピッチ
円弧角θpも異なっている。しかし、たる形コイルばね
３５とストッパー４１とは、継手軸心Ｃに関して点対称
に配置されている。

【００２０】上記のように構成されたたわみ軸継手の作
用について図４〜図６により説明すると、トルクは駆動
軸（図示しない）から順次、駆動軸が接続された第１ハ
ブ１、第１ハブフランジ４に保持されたたる形コイルば
ね３５、たる形コイルばね３５が保持され、第２ハブフ
ランジ１４およびカバー２１に支持されたばね支持ピン
３１、第２ハブ１１、第２ハブ１１に接続された従動軸
（図示しない）に、またはこの逆に伝達される。このと
き、たる形コイルばね３５は、伝達トルクの大きさに応
じてばねの大径部と小径部との中間の中央部分の一部が
内径方向に変位される。したがって、反対側は外径方向
に伸びるように弾性変形する。

【００２１】伝動軸の偏心Δｙは、図４に示すようにた
る形コイルばね３５がばね径方向に変形して吸収され
る。偏角Δθは、図５に示すようにたる形コイルばね３
５が斜め方向に変形して吸収される。また、軸方向誤差
Δｘは、図６に示すようにばね軸方向に変形して吸収さ
れる。ただし、コイル間の隙間が極めて小さいので、軸
方向誤差Δｘがこの隙間を超える場合には、たる形コイ
ルばねの大径部とばね穴内周面とが摺動して軸方向誤差
Δｘが吸収される。この発明の軸継手は、トルク伝達と
軸心誤差の調整は、いずれも同時に行われ、図４〜図６
のようにたる形コイルばねが弾性変形しながら作動す
る。

【００２２】上記たわみ軸継手の負荷状態でのたる形コ
イルばねの特性、ならびに緩衝作用およびねじり振動減
衰作用について説明する。図７は、たる形コイルばねの
荷重−たわみ曲線を求める試験方法を示している。支持
金具６３は、たる形コイルばね６１を取付け時の寸法に
コイル軸方向に圧縮するとともに、支持金具６３のピン
穴に挿入されたピン６２を介してたる形コイルばねを支
持する。たる形コイルばね６１を押え金具６４のばね穴
に挿入・保持し、たる形コイルばね６１のばね最大径部
すなわちばね中央部に、押さえ金具６４を介してばね軸
直角方向に荷重Ｗを加える。

【００２３】図８は、荷重−たわみ曲線を示している。
曲線Ａは上記試験方法により求めた結果を示しており、
非線形であり、ヒステリシスを描いている。ヒステリシ
スの面積の大きさは、隣り合うコイルの摩擦によるエネ
ルギ吸収の大きさを表わしている。また、荷重の小さな
範囲でばねが大きくたわむので、大きな軸心の狂いを調
整することができる。直線Ｂは比較として示したもの
で、上記たる形コイルばねにばね軸に対して直角方向に
荷重を加えて試験した結果を表している。この場合は隣
り合うコイルの間に摩擦はなく、弾性変形だけである。
直線Ｃは最大試験荷重でのたわみが同じである円筒形コ
イルばねに、ばね軸方向に荷重を加えて試験した結果を
表している。一般に摩擦がなく、コイルの巻数が多く、
両端面の摩擦の影響のほとんどない円筒形コイルばねの
ばね定数はほぼ直線となる。

【００２４】図９は、緩衝作用およびねじり振動減衰作
用を模式的に示すトルク減衰曲線である。曲線ａはこの
発明のたわみ軸継手を、また曲線ｂは歯車型軸継手、デ
イスク型軸継手などの円周方向にリジッドな軸継手をそ
れぞれ示している。図８で説明したように、この発明の
たわみ軸継手では隣り合うコイルが摩擦しあうので、緩
衝作用およびねじり振動減衰作用が従来のものに比べて
著しく大きい。なお、この発明のたわみ軸継手の緩衝作
用をＴ2 ／Ｔ1 ×１００％で示すと、６０〜７０％程度
である。また、ねじり振動減衰作用をＳ2 ／Ｓ1 ×１０
０％で示すと、２０〜６０％程度である。

【００２５】たる形コイルばねの負荷がばねの許容荷重
Ｗa（図８参照）に達すると、ストッパーの外周面が前
記ストッパー穴の内周面に接する。伝達トルクは、たる
形コイルばねおよびストッパーを通じて伝達される。た
る形コイルばねの負荷が許容荷重Ｗaを超えると、荷重
はストッパーが負担する。したがって、たる形コイルば
ねに加わる荷重は許容荷重Ｗaを超えず、たる形コイル
ばねが破損することはない。

【００２６】図１０は、ストッパーの他の態様を示して
いる。ストッパー本体７１はたる形をしており、ストッ
パーピン４３が貫通するピン貫通孔７２を両端に備えて
いる。両ピン貫通孔７２の間に軸方向に延び、径方向に
貫通するスリット７３が、周方向に等間隔をおいて設け
られている。ストッパー７０の寸法および衝撃力吸収エ
ネルギーによるが、スリット幅は２〜４mm程度、スリッ
ト数は２〜８個程度である。

【００２７】図１１は、ストッパーの更に他の態様を示
している。たる形のストッパー本体７６は、軸周りのら
せんに沿って延びるスリット７８が両端のピン貫通孔７
７の間に設けられている。ストッパー７５の寸法および
衝撃力吸収エネルギーによるが、スリット幅は２〜４mm
程度、らせんの巻数は１〜３程度である。

【００２８】上記図１０および図１１に示すストッパー
本体７１、７６は、スリット７３、７８により見かけ上
の剛性が低くなっている。したがって、駆動系の急加減
速時または停止時にストッパー７０、７５に衝撃力が加
わると、ストッパー本体７１、７６が弾性変形して衝撃
力を緩和し、駆動系の損傷を防ぐ。図１１に示すストッ
パー７５はスリット７８がらせん状であるため、ストッ
パー本体は荷重作用方向に関係なく弾性変形して衝撃力
を緩和する。

【００２９】また、図１に示すストッパー４１のストッ
パー本体４５を剛性の高い合成ゴム製としてもよい。合
成ゴムとして、例えばポリウレタンゴム、ＮＢＲ、ＳＢ
Ｒなどが用いられる。このストッパーもストッパー本体
が弾性変形して衝撃力を緩和し、駆動系の損傷を防ぐ。

【００３０】

【実施例】（実施例I）図１２に示すたる形コイルばね
はこの発明のばねであり、図１３のたる形コイルばねは
比較例である。比較例は、従来の技術の項で説明した特
開平６−２１３２４７号公報記載のたわみ軸継手のたる
形コイルばねに相当している。この発明の巻線前の素線
の幅は７．６mmであり、比較例は６．５mmである。有効
巻線はほとんど同一で、両ばね共にばね特性の基本的性
能には変化はない。この発明では取付け時から密着時ま
でのばね軸方向のたわみが０.５〜１.０mmであり、比較
例では４〜５mmである。

【００３１】図１４は、図１２のたる形コイルばねとと
もに用いられるストッパーのストッパー本体を示してい
る。ストッパー穴の直径はたる形コイルばねの最大外径
に等しくしているので、両径の差は３.６mmとなり、ス
トッパー穴とばねとの間の片側の隙間は１.８mmとな
る。例えば、たる形コイルばねがばね軸直角方向に１.
８mm たわむと、ばね穴の周面にストッパーが接触し、
ストッパーがたる形コイルばねに加わる荷重の一部を負
担する。これにより、たる形コイルばねへの過大な荷重
負荷が防がれる。

【００３２】表１は、ばね軸方向に荷重を加えた場合の
ばね特性の測定結果の一例を示している。図１５は、ば
ね軸方向に対し直角方向に荷重を加えた場合のばね特性
の測定結果の一例を示している。

【００３３】

【表１】

【００３４】この発明および比較例のばね特性は基本的
性能には変化はないが、図１５からわかるようにこの発
明のたる形コイルばねの見掛けのばね定数およびエネル
ギー吸収率は、比較例のものに比べて高い。このこと
は、この発明では比較例に比べて早い段階から隣り合う
コイルどうしが接触し、摩擦することによりばね軸直角
方向の荷重の一部を負担するとともに衝撃または振動エ
ネルギーを吸収することによる。

【００３５】図１５に示すように、この発明のたる形コ
イルばねは、密着時荷重は２３．２kNで、たわみは３．
３mmである。一方比較例は、密着時荷重は７．５４kN
で、たわみは２．４mmである。この発明のたる形ばねを
４個、ストッパーを４個組込んだ軸継手は、比較例を８
個組込んだ軸継手とは、この発明の軸継手の４個のたる
形コイルスプリングと４個のストッパーのみ比較例のた
る形コイルスプリングと異なるのみで、他はすべて同じ
軸継手である。

【００３６】この発明のたる形コイルばねに加わるばね
軸直角方向の荷重は、図１５から７.４６kN である。し
たがって、比較例の軸継手は、この発明の軸継手と比較
すると、図１５で明らかなように比較例の密着荷重が、
ほぼこの発明のストッパーの作用時の荷重と同じであ
り、比較例のたる形コイルばねは、ばねの許容荷重限内
にあり（疲労限荷重は、密着時荷重の１／２程度であ
る。）ばねの破損は発生しない。比較例の密着時たわみ
２．４mmに相当するこの発明のたる形コイルばねの荷重
は、１１．３kNであり、２．４mmにストッパーを設定す
れば比較例のたる形コイルばねの密着時荷重７．４６kN
より大きくなり、この発明の密着時荷重２３．２kNの１
／２より小さく疲労限内にあり、この場合もばねの破損
はないものと考えられる。

【００３７】（実施例II）図１６に示すたる形コイルば
ねはこの発明のばねであり、図１７のたる形コイルばね
は比較例である。比較例は、従来の技術の項で説明した
特開平６−２１３２４７号公報記載のたわみ軸継手のた
る形コイルばねに相当している。この発明の巻線前の素
線の幅は９．６mmであり、比較例は８．４mmである。こ
の発明では取付け時から密着時までのばね軸方向のたわ
みが０.５〜１.５mmであり、比較例では４〜５mmであ
る。

【００３８】図１８は、図１６のたる形コイルばねとと
もに用いられるストッパーのストッパー本体を示してい
る。ストッパー穴の直径はたる形コイルばねの最大外径
に等しくしているので、両径の差は４.４mmとなり、ス
トッパー穴とばねとの間の片側の隙間は２.２mmとな
る。

【００３９】表２は、ばね軸方向に荷重を加えた場合の
ばね特性の測定結果の一例を示している。図１９は、ば
ね軸方向に対し直角方向に荷重を加えた場合のばね特性
の測定結果の一例を示している。

【００４０】

【表２】

【００４１】この実施例では、たる形コイルばねがばね
軸直角方向に２.２mmたわむと、ばね穴の周面にストッ
パーが接触し、ストッパーがたる形コイルばねに加わる
荷重の一部を負担するようにしている。これにより、た
る形コイルばねへの過大な荷重負荷が防がれる。このと
きの、たる形コイルばねに加わるばね軸直角方向の荷重
は、図１９から１１.５kN である。比較例の密着時たわ
み３．１mmに相当するこの発明のたる形コイルばねの荷
重は２１．４kNであり、３．１mmにストッパーを設定す
れば比較例のたる形コイルばねの密着時荷重１３．５kN
より大きくなり、この発明の密着時荷重３５．０kNの１
／２よりやや大きく疲労限圏内にあり、この場合もばね
の破損はないものと考えられる。（低サイクル疲労域で
回数による。）

【００４２】たる形コイルばねの大径部と小径部との中
間の中央部分が、もっとも応力が高い。密着時の荷重の
１／２の荷重のとき、上記中央部分の応力は５００N/mm
²程度であり、疲労限に相当することが実験により確か
められた。

【００４３】以上２例の実施例から明らかなように、比
較例より素線幅の大きい素線を使用し、比較例と同一の
組込寸法で有効巻数４〜６、取付時のばね軸方向の密着
時寸法に対し、素線間間隙が０．１mm〜２mm以内ででき
るだけ間隙を小さくできるよう、自由長に対し１．５〜
１５％程度圧縮して取付時寸法になるようなたる形コイ
ルばねを製作する。

【００４４】

【発明の効果】この発明では、軸心調整作用、緩衝作用
およびねじり振動減衰作用に優れたたる形のコイルばね
を組み込んだたわみ軸継手において、過負荷によるばね
の破損および継手の大径化を防ぐことができる。したが
って、この発明のたわみ軸継手は、あらゆる用途に適用
できるが、特に製鉄機械のような重衝撃が作用する設備
に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示すたわみ軸継
手で、図２の１−１線に沿う断面図である。

【図２】図１に示すたわみ軸継手の縦断面図である。

【図３】たる形コイルばねとストッパーの配置の他の態
様を模式的に示す図面である。

【図４】この発明のたわみ軸継手の偏心調整作用を説明
する図面である。

【図５】この発明のたわみ軸継手の偏角調整作用を説明
する図面である。

【図６】この発明のたわみ軸継手の軸方向誤差調整作用
を説明する図面である。

【図７】たる形コイルばねの特性試験方法を説明する図
面である。

【図８】たる形コイルばねの特性試験結果を模式的に示
す荷重−たわみ曲線である。

【図９】緩衝作用およびねじり振動減衰作用を模式的に
示すトルク減衰曲線である。

【図１０】ストッパーの他の態様を示す断面図である。

【図１１】ストッパーの更に他の態様を示す斜視図であ
る。

【図１２】この発明のたる形コイルばねの一例を示す断
面図である。

【図１３】たる形コイルばねの比較例を示す断面図であ
る。

【図１４】この発明のストッパーのストッパー本体の一
例を示す断面図である。

【図１５】図１２および図１３に示すたる形コイルばね
の特性試験結果を示す荷重−たわみ曲線である。

【図１６】この発明のたる形コイルばねの他の一例を示
す断面図である。

【図１７】たる形コイルばねの他の一例の比較例を示す
断面図である。

【図１８】この発明のストッパーのストッパー本体の他
の一例を示す断面図である。

【図１９】図１６および図１７に示すたる形コイルばね
の特性試験結果を示す荷重−たわみ曲線である。

【符号の説明】

１第１ハブ２円筒部４フランジ６ばね穴７ストッパー穴１１第２ハブ１２円筒部１４フランジ１６第１ばね支持ピン穴１７第１ストッパーピン穴２１カバー２６第２ばね支持ピン穴２７第２ストッパーピン穴２８連結ボルト３１ばね支持ピン３５たる形コイルばね３６たる形コイルばねの最大外径部３７たる形コイルばねの最小内径部４１ストッパー４３ストッパーピン４５ストッパー本体７０ストッパー７１ストッパー本体７３スリット７５ストッパー７６ストッパー本体７８スリット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 15/123 Ｆ１６Ｆ 15/123 Ａ (72)発明者柴田正司千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者畦崎正之茨城県日立市会瀬町２丁目13番１号株式会社日立エンジニアリングサービス日立機装事業所内 (72)発明者福田一一神奈川県藤沢市辻堂1174の１Ｆターム(参考） 3J059 AA04 BA05 BA56 BC01 BC06 DA13 GA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒部の一端にフランジを有し、伝動軸
が連結される第１ハブおよび第２ハブ、前記第１ハブの
円筒部が貫通し、第２ハブのフランジに間隔をおいて向
かい合った第１ハブのフランジを収納するようにして第
２ハブのフランジに固定されたカバー、ならびに前記第
１ハブのフランジに円周方向に沿って設けられた複数の
ばね穴をそれぞれ貫通するたる形コイルばねを備えてお
り、前記たる形コイルばねは最大外径部で第１ハブの前
記ばね穴に保持され、最小内径部で前記第２ハブのフラ
ンジとカバーとの間に支持されたばね支持ピンに圧入ま
たは締まりばめされており、トルク伝達の際にたる形コ
イルばねが変形して隣り合うコイルが接触するようにば
ね軸方向に圧縮されて前記第２ハブのフランジとカバー
との間に取り付けられており、たる形コイルばねを介し
て第１ハブと第２ハブとの間でトルクが伝達されるたわ
み軸継手において、円周方向に沿い等ピッチで、かつ前記ばね穴とともに継
手軸心に関して点対称に前記第１ハブのフランジに設け
られた複数のストッパー穴、およびストッパー穴を貫通
し前記フランジとカバーとの間で支持された複数個のス
トッパーを有し、前記たる形コイルばねは有効巻数が４
〜１０、無負荷時に対する取付け時のばね軸方向の圧縮
率が５〜１５％、かつ取付け時に対する密着時のばね圧
縮率が１〜３％であり、前記ストッパー穴内周面とスト
ッパー外周面との間隙が前記たる形コイルばねにこれの
許容荷重を超える荷重が加わったときにストッパー外周
面が前記ストッパー穴内周面に接するように設定されて
いることを特徴とするたわみ軸継手。
【請求項２】前記ストッパーが中空たる形のストッパ
ー本体とストッパー本体を貫通するストッパーピンとか
らなる請求項１記載のたわみ軸継手。
【請求項３】前記ストッパー本体が軸方向に延びる複
数のスリットを有する請求項２記載のたわみ軸継手。
【請求項４】前記ストッパー本体が軸回りのらせんに
沿って延びるスリットを有する請求項２記載のたわみ軸
継手。
【請求項５】前記ストッパー本体が合成ゴムからなる
請求項２記載のたわみ軸継手。